Relatório do nosso parceiro Maier Heidenheim sobre o projeto conjunto:

Mexido e guardado

A PTM mechatronics desenvolveu uma solução eficaz para as empresas que têm de agitar líquidos num grande número de recipientes em condições Atex. Em vez de um agitador por recipiente, é instalado um motor pneumático móvel que agarra as hastes individuais do agitador. Esta inovação económica foi possível graças ao apoio do especialista em uniões rotativas Christian Maier.

Quem visita a PTM mechatronics GmbH, em Egenhofen, encontra-se numa zona rural tranquila, entre Augsburgo e Munique. Mas idílio e inovação não se excluem mutuamente - afinal, a empresa, fundada em 1988, é um dos fornecedores especializados mais procurados do mundo no que respeita a motores pneumáticos e pinças para utilização em ambientes especiais. Motores pneumáticos para utilização em áreas potencialmente explosivas, por exemplo, na produção de produtos químicos e tintas, accionamentos resistentes à água do mar para utilização em plataformas de perfuração ou em equipamento de mergulho, motores em aço inoxidável para agitadores na produção alimentar e garras para várias aplicações, desde robôs a salas limpas: os produtos e soluções da PTM mechatronics gozam de uma reputação de primeira classe em todos estes nichos de mercado. „As principais vantagens dos motores pneumáticos em relação aos motores eléctricos são a ausência de faíscas e a adaptação ideal do material aos requisitos da aplicação“, explica Carsten Angermeyer, proprietário e diretor-geral da PTM mechatronics.

Motor de pistão radial para utilização em agitação à prova de explosão

Uma das especialidades da empresa é a sua tecnologia de motores: em vez de motores de palhetas, a PTM mechatronics utiliza motores pneumáticos com pistões radiais, que estão dispostos à volta do eixo de acionamento de forma semelhante a um motor radial e são colocados em rotação através de um controlo de palhetas rotativas. Esta conceção oferece ao utilizador duas vantagens significativas: é possível obter binários elevados, mesmo a baixas velocidades, e o consumo de ar comprimido é até 90 por cento inferior em comparação com um motor de palhetas. „Os nossos motores de pistão radial são realmente eficazes quando se trata de agitadores em ambientes à prova de explosão“, diz Angermeyer. O binário potente também permite a agitação de substâncias mais viscosas, e o baixo consumo de ar comprimido leva a elevadas poupanças nos custos de energia no funcionamento contínuo frequentemente necessário.
As empresas armazenam frequentemente um grande número de recipientes de líquidos que precisam de ser agitados em intervalos - por exemplo, quando misturam cores, produtos químicos ou fragrâncias. Nestes casos, a compra de um agitador completo para cada recipiente seria desproporcionadamente dispendiosa para a empresa. A PTM mecatrónica desenvolveu um conceito eficiente com base num projeto de um cliente que tinha precisamente esta constelação: devia ser utilizado um único motor, montado num dispositivo de deslocação automática e equipado com uma pinça pneumática de três garras no eixo de acionamento. O motor posiciona-se alternadamente por cima de um recipiente, agarra a vareta de agitação nele suspensa, mistura o líquido durante um período de tempo pré-determinado e passa depois para o recipiente seguinte.

A passagem rotativa permite a transmissão de energia para a pinça rotativa

Isto colocou a PTM mecatrónica perante uma tarefa complicada: uma vez que a pinça rotativa está ligada ao eixo de acionamento, o ar comprimido tinha de ser introduzido no eixo oco rotativo através de uma válvula na caixa do eixo fixo. Para este efeito, é necessária uma união rotativa - um produto tecnicamente exigente que a Christian Maier GmbH & Co. KG, em Heidenheim, no sul da Alemanha, é especializada no desenvolvimento e fabrico.
„Tendo em conta as condições técnicas, rapidamente se tornou claro que nenhuma solução padrão era uma opção neste caso“, recorda Florian Maier, Diretor Geral da Christian Maier. Embora as especificações para a geometria do motor pudessem ser implementadas com ajustes de design, era necessário um esforço maior para a utilização em ambientes protegidos contra explosão. Só é permitida a utilização de aparelhos com certificação Atex, que só é concedida após a conclusão bem sucedida de extensas séries de testes.
Depois de um primeiro protótipo ter demonstrado que a interação entre a união rotativa Maier e os motores e a unidade de preensão da PTM funcionava, o processo de avaliação da conformidade foi iniciado na Christian Maier.
„Como já temos uniões rotativas certificadas pela Atex na nossa gama de produtos, pudemos aproveitar a experiência existente“, relata Florian Maier.

Certificação Atex bem sucedida

Tiveram de ser efectuados testes exaustivos para garantir e documentar que a união rotativa não provoca sobreaquecimento ou faíscas. Especificamente, isto significava a classe de temperatura T3 na categoria Atex 2G:
Christian Maier teve de tornar o projeto tão seguro que a temperatura da superfície da união rotativa nunca excederia os 200 graus Celsius menos uma margem de segurança. „Este limite também se aplica a situações extremas, quando ocorrem falhas previsíveis“, diz Florian Maier.
Utilizando sensores de temperatura, foram efectuados testes apropriados, incluindo a provocação deliberada de danos na chumaceira, a fim de determinar o comportamento da temperatura da união rotativa. O resultado: mesmo nas condições mais desfavoráveis, a temperatura da superfície do componente manteve-se muito abaixo do intervalo crítico. Isto permitiu que os documentos e protocolos fossem apresentados à TÜV Süd, que emitiu uma avaliação de segurança e uma aprovação Atex para a união rotativa.

Perdas por fricção minimizadas

A relação entre o aperto e as perdas por fricção também foi optimizada como parte dos testes. Embora uma pressão de contacto elevada no vedante conduza a uma estanquidade máxima, aumenta a resistência ao funcionamento do veio dentro da união rotativa. Foram utilizadas molas para ajustar a pressão de contacto do vedante de forma a minimizar a resistência à fricção e, consequentemente, o consumo de energia, mantendo a função de vedação.
Com a combinação de motor pneumático, união rotativa e pinça de três mandíbulas, a PTM mecatrónica tem agora um conceito eficiente para empresas que anteriormente tinham de investir num grande número de agitadores ou tinham de gerir manualmente a utilização variável de agitadores individuais de uma forma menos económica. „A nossa solução permite automatizar a mistura de 20, 50 ou mesmo mais contentores“, afirma o Diretor-Geral da PTM, Carsten Angermeyer, resumindo as vantagens. Graças à certificação Atex, os sistemas também podem ser facilmente instalados na produção de produtos químicos ou de tintas.

Transferência do conceito para outros sectores

Após a resposta positiva dos primeiros projectos, os inventores da PTM mechatronics e Christian Maier já estão a pensar num passo à frente. Constelações semelhantes, em que os líquidos têm de ser agitados num grande número de recipientes, também podem ser encontradas na indústria alimentar - por exemplo, na produção de produtos lácteos ou bebidas.
„Aqui, os agitadores têm normalmente de cumprir a norma da FDA para o contacto com alimentos, o que pode ser realizado muito bem com accionamentos de ar comprimido“, diz Carsten Angermeyer. No futuro, a boa cooperação com a Christian Maier também poderá ser alargada a conjuntos aprovados pela FDA, se necessário.